Le James Webb Space Telescope (JWST), l’observatoire spatial le plus performant jamais conçu par l’humanité, ne cesse d’aider les chercheurs à repousser les limites de la discipline – et il vient encore de le faire de manière spectaculaire. Ce mardi 27 mai, une équipe internationale impliquant l’Institut d’Astrophysique de Paris, une institution affiliée à l’Université de la Sorbonne et au CNRS, a révélé un cliché sensationnel : il s’agit tout simplement de l’image la plus profonde de l’Univers à ce jour.
Cette image est centrée autour d’Abell S1063, un amas de galaxies aux proportions monstrueuses. Mais ce n’est pas ce véritable béhémoth, localisé à environ 4,5 milliards d’années-lumière dans la constellation de la Grue, qui intéresse les astrophysiciens. Les opérateurs du télescope s’en sont plutôt servis comme d’un outil.
Certains objets, comme Abell S1063, sont si massifs qu’ils déforment considérablement l’espace-temps autour d’eux. Ce phénomène a tout un tas de conséquences diverses et variées, mais il y en a une qui est particulièrement utile dans ce contexte : la trajectoire de lumière issue des objets en arrière-plan est forcée de suivre précisément cette courbure. Il est donc possible de l’assimiler à une gigantesque lentille, qui peut être exploitée pour observer des objets situés à des distances ahurissantes – à condition qu’ils soient situés très précisément sur le même axe.
On parle alors de lentille gravitationnelle, et c’est précisément ce qui rend Abell S1063 si précieux dans ce contexte. Grâce à sa masse gigantesque, l’amas peut amplifier la lumière d’autres corps célestes encore plus lointains situés derrière lui. Ils apparaissent alors sous forme d’arcs, et ce sont ces objets qui intéressent vraiment les astronomes. Même s’ils sont déformés, il s’agit de signaux provenant directement des régions les plus reculées du cosmos. Or, en astronomie, regarder loin revient aussi à remonter dans le temps ; plus on observe des objets éloignés, plus on se rapproche des origines de notre Univers, avec tout ce que cela implique en termes de progrès scientifique.
Un voyage vers les origines de l’Univers
Le vénérable Hubble s’était déjà prêté à l’exercice plusieurs fois. En 2016, il a capturé une très belle image où l’on distinguait déjà quelques arcs exploitables, correspondant à des galaxies extrêmement éloignées – une ressource précieuse pour les astronomes.
Mais depuis, l’astronomie est passée dans une nouvelle dimension grâce à l’arrivée du JWST et de sa ribambelle de capteurs ultrasensibles. Les spécialistes attendaient donc impatiemment de pouvoir répliquer l’observation de Hubble avec cet incroyable bijou de technologie, et c’est précisément ce qu’a fait l’équipe à l’origine de ces travaux. Ils ont braqué leur nouveau chouchou sur Abell S1063 pendant plus de 120 heures afin de collecter autant de lumière que possible, et le résultat est tout simplement époustouflant.
Grâce à sa NIRCam, le Webb a réussi à capturer des dizaines d’arcs particulièrement brillants et nets, correspondant à des objets exceptionnellement anciens. Selon le CNRS, il s’agit de minuscules galaxies apparues seulement 250 millions d’années après le Big Bang – un record absolu.
Pour référence, cela correspond à ce que les astronomes appellent l’âge sombre de l’Univers, une sorte de préhistoire cosmique où les premières étoiles commençaient tout juste à éclairer un Univers encore jeune et quasiment opaque. « Ces objets pourraient être les ancêtres directs de galaxies plus développées, observées quelques centaines de millions d’années plus tard par le télescope James Webb », explique l’institution dans son communiqué.
Les premières étoiles de population III ?
Parmi toutes ces galaxies, il y en a une en particulier qui pourrait bien déboucher sur une petite révolution astronomique. L’objet en question, baptisé GLIMPSE-16043, est en effet suspecté de contenir des étoiles singulières, dites de “population III”.
Ce terme désigne des étoiles qui auraient été formées uniquement à partir d’hydrogène et d’hélium primordiaux issus du Big Bang, sans aucun élément plus lourd. Il s’agirait donc de la toute première génération d’étoiles à avoir émergé à l’aube de l’Univers. Elles auraient joué un rôle clé dans le grand événement d’ionisation qui a permis à la lumière de se déplacer dans le cosmos. Par la suite, ce sont elles qui auraient initié la production de tous les autres éléments nécessaires à la formation des corps célestes modernes – et par extension, à l’apparition de la vie. Autant dire que si la présence d’étoiles de population III était confirmée, il s’agirait d’une avancée scientifique majeure.
Mais gare aux conclusions hâtives. À ce jour, ces étoiles de population III restent hypothétiques; leur existence n’a jamais été confirmée directement. Et à elles seules, ces images ne permettent pas encore de vérifier cette hypothèse. Pour trancher, il faudra réaliser des observations complémentaires basées sur la spectroscopie, une technique qui permet de déterminer la composition chimique d’un objet à l’aide de son spectre lumineux.
La bonne nouvelle, c’est que l’équipe à l’origine de ces travaux a l’intention de remettre le couvert dans un futur proche. Elle prévoit de lancer une grande campagne d’observations spectroscopiques dès juillet 2025. Si tout se déroule comme prévu, la confirmation tant attendue pourrait donc tomber quelques mois plus tard, une fois que les astronomes auront eu le temps d’analyser rigoureusement les données. Nous vous donnons donc rendez-vous très bientôt, en espérant que cet immense potentiel se concrétise.
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